EP2016287B1 - Drehkolbenmaschine - Google Patents

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EP2016287B1
EP2016287B1 EP07722410.3A EP07722410A EP2016287B1 EP 2016287 B1 EP2016287 B1 EP 2016287B1 EP 07722410 A EP07722410 A EP 07722410A EP 2016287 B1 EP2016287 B1 EP 2016287B1
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EP
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pump head
pump
base housing
ring
rotary piston
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Felix Arnold
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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    • F04C2230/00—Manufacture
    • F04C2230/60—Assembly methods
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49229—Prime mover or fluid pump making
    • Y10T29/49236—Fluid pump or compressor making

Definitions

  • the invention is based on a rotary piston machine according to claim 1.
  • a generic rotary piston engine is off DE 199 62 804 A1 known, which shows the features of the preamble of claim 1 and is considered to be the closest prior art.
  • a considerable problem in the generic field of pumps and compressors always arises when the substances to be conveyed are toxic substances which are also tough or can only be conveyed at high temperatures, which makes the cleaning of the rotating parts very demanding. make it difficult or even impossible.
  • a considerable Problem is the cleaning of the pump parts.
  • the invention is based on the object in a rotary piston engine of the generic type, in particular by overcoming the bias of the art, a -, or manufacturing process, or to develop a special construction, via which such a rotary engine can be supplied to a wide range of uses.
  • the flow-through from the medium to be pumped working spaces are closed on the base housing side facing, so that, for example acids udgl. remain in the disposable part and can be disposed of with this.
  • the housing accommodating the current coil does not form a basic housing, so that when removing the electrically flowed through the coil receiving part of the pump head with respect to the media to be conveyed no longer closed is.
  • the rotors have an interlocking Trochoidenveriereung (cycloid toothing).
  • Trochoidenveriereung cycloid toothing
  • a rotary engine is known (see genus WO 05/024236 A1 ) with the great advantage that the remaining residual spaces of the pump, ie the harmful spaces, are very small, but with respect to the invention there is a considerable bias of the art for such trochoidal rotary piston machines, in particular with regard to utilization methods, production methods or construction.
  • trochoidal toothing is a complex precision pump whose design is unusual as a disposable part for a person skilled in the art, so that a bias in the art was to be overcome here.
  • An according to claim 1 to be designed rotary piston conveyor with cup-shaped canned to facilitate the replacement of the pump head is an additional step of thought, which is unusual because the flowed through from the substrate to be pumped pump head forms by its invention interchangeability no conceptual connection to the function of the known gap motor, because for the expert in the known pumps, the split tube during operation, the flowing medium to hermetically separate the electrical part of the pump part.
  • connection between the base housing and the pump head as a Quick coupling formed, which acts on corresponding devices of the base housing and pump head.
  • the rotary piston pump comprises a base housing 1, with which the pump is anchored correspondingly fixed and in which the electrically controllable coil 2 of an electric motor is arranged.
  • a pump head 3 is shown, which can be closed by a pot-shaped can 4.
  • a ring seal 5 is disposed in a Stirnringnut 6 of the pump head 3.
  • the pump head 3 has for this purpose an annular bead 7, on which the end face 8 is present and which serves to engage a clamping ring 10, on the other hand engages an annular bead 11 of the base housing 1.
  • the clamping ring 10 is open at 12 on one side and by a screw which is tangentially inserted into an opening 13, shortened in its scope.
  • the clamping ring 10 also has conically extending webs 14, so that a shortening of the circumference of the clamping ring 10 and by its engagement with the annular beads 7 and 11 of the pump head 3 and the base housing 1 leads to their clamping together.
  • the pump head 3 receives a power rotor 15 with a permanent magnet 16 in a pot-shaped portion of the can 4, as well as a through the power rotor 15 with driven counter rotor 17 with the pivot bearing 18th
  • Fig. 2 In particular, the clamping ring 10 is shown with its open side 12th
  • the invention is not limited only to canned machines, but also detects rotary piston machines, in which the seal between the exchanged pump head and the base housing is effected by other known means. Decisive is the simple and practical interchangeability of the pump head with separation of the flow medium.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Details And Applications Of Rotary Liquid Pumps (AREA)
  • Reciprocating Pumps (AREA)
  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
  • Applications Or Details Of Rotary Compressors (AREA)

Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einer Drehkolbenmaschine gemäß dem Anspruch 1. Eine gattungsgemäße Drehkolbenmaschine ist aus DE 199 62 804 A1 bekannt, die die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 1 zeigt und als nächstliegender Stand der Technik angesehen wird. Ein nicht unerhebliches Problem auf dem gattungsgemäßen Gebiet von Pumpen und Verdichtern entsteht immer dann, wenn es sich bei den zu fördernden Stoffen um giftige, auch zähe bzw. nur unter hohen Temperaturen förderbare Stoffe handelt, die das Reinigen der rotierenden Teile vor hohe Anforderungen stellt, bzw. es überhaupt schwierig oder gar unmöglich macht. Hinzu kommen Entscheidungsprobleme bei Vergleichen der Werte der zu fördernden Stoffe mit dem Wert der Maschine und eventuell dem Austausch derselben. Dies gilt insbesondere beim Einsatz für pharmazeutische Stoffe, aber auch für bestimmte, meist unter hoher Temperatur zu fördernde Kunststoffe. Ein erhebliches Problem ist das Reinigen der Pumpteile. Dies besteht auch darin, dass bei der Verwendung von Reinigungssäuren odgl. die Pumpteile entsprechend resistent sein müssen. Auch hierfür sollten die verbleibenden Resträume der Pumpe, d. h. die schädlichen Räume, so klein wie möglich sein, und sollten wenn möglich gegen Null gehen. In der Praxis versucht man dem zu begegnen, indem für die Drehkolbenmaschinen Edelstahl oder teure resistente Stoffe verwendet werden.
    • Der Erfindung zugrundliegende Aufgabe
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde bei einer Drehkolbenmaschine der gattungsgemäßen Art, insbesondere unter Überwindung der Voreingenommenheit der Fachwelt, ein Einsatz-, bzw. Herstellungsverfahren, bzw. eine spezielle Konstruktion zu entwickeln, über die eine derartige Drehkolbenmaschine einem breiten Nutzungsbereich zugeführt werden kann.
    • Die Erfindung und ihre Vorteile
  • Diese Aufgabe wird durch eine erfindungsgemäße Drehkolbenmaschine gemäß dem Hauptanspruch gelöst. Es ist zwar an sich bekannt, bei einer elektrisch angetriebenen Pumpe den die vom Strom durchströmte die elektrisch gesteuerte Spule aufnehmenden, meist fest angeordneten aufwendigen Gehäuseteil mittels eines topfförmigen Spaltrohres von dem rotierenden, den Permanentmagneten aufnehmenden Leistungsrotor zu trennen ( DE 603 00 780 T2 , bzw. AT 28 11 84 ), wobei es allerdings dort um ein völlig anderes Problem geht, nämlich um das Kühlen elektrischer Teile derartiger Spaltrohrpumpen und nicht, wie bei der Erfindung, um eine kostensparende Gestaltung durch die Kombination eines als Wegwerfteil vorgesehenen "billigen" Pumpenkopfes mit einem aufwendigen Pumpengehäuse, was gegebenenfalls ortsfest ist. Wichtig für die Erfindung ist, dass nach Lösen des Pumpenkopfes vom Grundgehäuse die vom zu fördernden Medium durchströmten Arbeitsräume auf dem Grundgehäuse zugewandten Seite verschlossen sind, sodass beispielsweise Säuren udgl. in dem Wegwerfteil verbleiben und mit diesem entsorgt werden können. Bei den bekannten Spaltrohrmotoren ( DE 603 00 780 D2 und AT 28 11 84 ) taucht lediglich der Spalttopf bei geschlossenem Zustand der Pumpe in die elektrisch gesteuerte Wicklung ein, wobei jedoch das die Stromspule aufnehmende Gehäuse kein Grundgehäuse bildet, so dass bei Entfernen des die elektrisch durchströmte Spule aufnehmenden Teils der Pumpenkopf in Bezug auf die zu fördernden Medien nicht mehr geschlossen ist.
  • Es ist außerdem bekannt bei einer medizinischen Dosierpumpe für flüssige Medikamente Pumpeneinheit und Motor bzw. die Wirkverbindung zwischen Motor und Pumpe lösbar zu gestalten, um dadurch, soweit es die Pumpe betrifft, eine wegwerfbare Einwegeinheit zu erzielen, die von der teueren Antriebseinheit (Elektromotor) trennbar ist, so dass Letzterer wiederverwendet werden kann ( DE 199 16 876 A1 ). Allerdings handelt es sich hier um eine Schlauchpumpe, bei der das Merkmal, dass der Pumpenkopf als Wegwerfteil ausgebildet ist, bereits entnehmbar ist, wobei jedoch es sich weder um eine Schnelllöseverbindung handelt, abgesehen davon, dass natürlich derartige lediglich durch den Förderschlauch nach außen abgedichtete Pumpen einen sehr engen Einsatzbereich aufweisen und in Bezug auf die Erfindung einer anderen Gattung von Pumpen zuzuordnen ist.
  • Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weisen die Rotoren eine ineinandergreifende Trochoidenverzahnung (Zykloidenverzahnung) auf. Eine solche Drehkolbenmaschine ist zwar bekannt (siehe Gattung WO 05/024236 A1 ) mit dem großen Vorteil, dass die verbleibenden Resträume der Pumpe, d. h. die schädlichen Räume, sehr klein sind, wobei jedoch in Bezug auf die Erfindung eine erhebliche Voreingenommenheit der Fachwelt für solche trochoidischen Drehkolbenmaschinen besteht, insbesondere in Bezug auf Nutzungsverfahren, Herstellungsverfahren oder Konstruktion.
  • Der sehr schwierig zu lösenden Anforderung eines gegen Null gehenden schädlichen Raums werden nur wenig bekannte Drehkolbenmaschinen gerecht ( DE AS 10 11 896 , NSU; WO 2005/024236 A1 , COR), indem die Zähne der rotierenden Teile zykloidenförmig, bzw. trochoidenförmig ausgebildet sind und durch Abrundung der Zähne abdichtend ohne zusätzliche Dichtmittel in die Zähne des anderen rotierenden Teils greifen. Bei diesen bekannten Drehkolbenmaschinen kann der schädliche Raum deshalb bis auf Null reduziert werden.
  • Eine solche Drehkolbenmaschine mit trochoidenförmig ausgebildetem Rotor weist zwar den Vorteil des geringen schädlichen Raums auf, löst jedoch damit noch nicht oben genanntes Problem, insbesondere bei Förderung von Stoffen unter hohen Temperaturen (Kunststoffen) oder aggressiven Materialien.
  • Bei der Trochoidenverzahnung handelt es sich jedoch im Gegensatz zu den bekannten Pumpen um eine aufwendige Präzisionspumpe, deren Gestaltung als Wegwerfteil für den Fachmann ungewöhnlich ist, so dass hier eine Voreingenommenheit der Fachwelt zu überwinden war.
  • Die sich aus der der Erfindung zugrundliegenden Aufgabe ergebende Lösung, nämlich den aus Trochoidenteilen bestehenden Pumpenkopf als Wegwerfteil auszubilden und diesen mit dem Grundgehäuse deshalb mit einer Schnelllösverbindung zu verbinden, ist für den Fachmann ungewöhnlich, wobei Schnellverbindungen zwischen Motor und speziellen Pumpen in unterschiedlichster Art, wie oben erwähnt, bekannt sind.
  • Eine entsprechend dem Anspruch 1 zu gestaltende Drehkolbenfördermaschine mit topfförmig ausgebildetem Spaltrohr zur Erleichterung des Austausches des Pumpenkopfes ist ein zusätzlicher Gedankenschritt, der deshalb ungewöhnlich ist, weil der vom zu fördernden Substrat durchströmte Pumpenkopf durch seine erfindungsgemäße Austauschbarkeit keine gedankliche Verbindung zur Funktion des bekannten Spaltmotors bildet, da für den Fachmann bei den bekannten Pumpen das Spaltrohr während des Betriebes das strömende Medium den elektrischen Teil vom Pumpenteil hermetisch abtrennen soll.
  • Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird somit beim Austausch des Pumpenkopfes als Wegwerfteil das Spaltrohr mit Rotoren und Permanentmagnet aus dem Grundgehäuse herausgezogen, wonach dann das Austauschteil eingesetzt wird.
  • Um den erfindungsgemäßen Austausch des Pumpenkopfes zu erleichtern ist gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung die Verbindung zwischen Grundgehäuse und Pumpenkopf als eine Schnellverbindungskupplung ausgebildet, die an entsprechenden Vorrichtungen von Grundgehäuse und Pumpenkopf angreift.
  • Eine diesbezügliche vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist derart,
    • dass sich die Vorrichtung zur Verbindung der Gehäuse von Grundgehäuse und Pumpenkopf an den sich berührenden Stirnflächen zwischen Grundgehäuse und Pumpenkopf befinden,
    • dass die Gehäuse in dem sich berührenden Bereich einen einander zugeordneten äußeren Wulst oder Flansch aufweisen und
    • dass die Gehäuse über einen diese Wülste oder Flansche übergreifenden, tangential verkürzbaren Ring axial zusammenspannbar sind.
    Zeichnung
  • Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine erfindungsgemäße Drehkolbenförderpumpe in Explosionsdarstellung und im Längsschnitt;
    Fig. 2
    die Schnellschlussverbindung zwischen Grundgehäuse und Pumpenkopfgehäuse in der Draufsicht und
    Fig. 3
    die Drehkolbenförderpumpe entsprechend dem Schnitt A aus Fig. 2 in zusammengebautem Zustand.
    Beschreibung des Ausführungsbeispiels
  • Wie in Fig. 1 in Explosionsdarstellung gezeigt, weist die erfindungsgemäße Drehkolbenförderpumpe ein Grundgehäuse 1 auf, mit welchem die Pumpe entsprechend ortsfest verankerbar ist und in welchem die elektrisch steuerbare Spule 2 eines Elektromotors angeordnet ist. Im rechten Teil der Explosionsdarstellung ist ein Pumpenkopf 3 dargestellt, der durch ein topfförmiges Spaltrohr 4 verschließbar ist. Zwischen einem flanschförmigen Abschnitt 9 des Spaltrohres 4 und einer dem Abschnitt 9 des Spaltrohres 4 zugewandten ebenen Stirnfläche 8 des Pumpenkopfes 3 ist eine Ringdichtung 5 in einer Stirnringnut 6 des Pumpenkopfes 3 angeordnet. Der Pumpenkopf 3 weist dafür einen Ringwulst 7 auf, an dem die Stirnfläche 8 vorhanden ist und der zum Eingreifen eines Spannringes 10 dient, der andererseits an einem Ringwulst 11 des Grundgehäuses 1 angreift.
  • Der Spannring 10 ist bei 12 einseitig offen und durch eine Schraube, die tangential in eine Öffnung 13 einsetzbar ist, in seinem Umfang verkürzbar. Der Spannring 10 weist außerdem konisch verlaufende Stege 14 auf, so dass eine Verkürzung des Umfangs des Spannrings 10 und durch sein Eingreifen an den Ringwülsten 7 und 11 von Pumpenkopf 3 und Grundgehäuse 1 zu deren Zusammenspannen führt.
  • Der Pumpenkopf 3 nimmt einen Leistungsrotor 15 mit einem Permanentmagneten 16 in einem topfförmigen Abschnitt des Spaltrohres 4 auf, sowie einen durch den Leistungsrotor 15 mit angetriebenen Gegenrotor 17 mit dessen Drehlager 18.
  • In Fig. 2 ist insbesondere der Spannring 10 dargestellt mit seiner offenen Seite 12.
  • Bei der in Fig. 3 im Zusammenbau und im Längsschnitt gezeigten Version ist besonders gut erkennbar, dass nach Lösen des Spannringes 10 der Pumpenkopf 3 einschließlich dem vom zu fördernden Medium durchströmten Bereich abtrennenden Spaltrohr 4 in einfacher Art aus dem Grundgehäuse 1 und der elektrischen Spule 2 herausziehbar ist.
  • Es sei darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht nur auf Spaltrohrmaschinen eingeschränkt ist, sondern auch Drehkolbenmaschinen erfasst, bei denen die Abdichtung zwischen dem auszutauschenden Pumpenkopf und dem Grundgehäuse durch andere bekannte Mittel erfolgt. Maßgebend ist die einfache und praktische Austauschbarkeit des Pumpenkopfes mit Abtrennung des Strömungsmediums.
    • Bezugszahlenliste
    • 1
    Grundgehäuse
    2
    Spule
    3
    Pumpenkopf
    4
    Spaltrohr
    5
    Ringdichtung
    6
    Stirnringnut
    7
    Ringwulst von 3
    8
    Stirnfläche
    9
    Flanschabschnitt
    10
    Spannring
    11
    Ringwulst von 1
    12
    offene Seite von 10
    13
    Öffnung
    14
    Stege
    15
    Leistungsrotor
    16
    Permanentmagnet
    17
    Gegenrotor
    18
    Drehlager

Claims (2)

  1. Als Pumpe oder Verdichter arbeitende Drehkolbenmaschine mit einem angetriebenen Trochoiden verzahnten Leistungsrotor (15), mit einem in die Verzahnung eingreifenden, dadurch entsprechend verzahnten Gegenrotor (17), mit einem zwischen den Rotoren angeordneten Arbeitsraum, mit einer Pumpenantriebseinrichtung (2, 16), mit einem Teile der Pumpenantriebseinrichtung (2) aufnehmenden Grundgehäuse (1), mit einem den Gegenrotor (17) axial und radial lagernden Pumpenkopf (3) und mit einer lösbaren Verbindungseinrichtung (10) zwischen Grundgehäuse (1) und Pumpenkopf (3), wobei der Leistungsrotor (15) Teil eines Spaltmotors mit Spaltrohr (4) ist, dass das Spaltrohr (4) mit einem radial verlaufenden Abschnitt (4) zwischen einander zugewandten Seiten von Grundgehäuse (1) und Pumpenkopf (3) verläuft und dass die Pumpenantriebseinrichtung (2,16) durch das Spaltrohr (4) in ein im Leistungsrotor (15) angeordnetes Magnetteil (16) und in ein im Grundgehäuse (1) angeordnetes, Strom durchflossenes Spulenteil (2) geteilt ist, wobei sich die Vorrichtung (7, 11) zur Verbindung von Grundgehäuse (1) und Pumpenkopf (3) im Bereich der sich berührenden Stirnflächen (8) befindet, dass in dem sich berührenden Bereich ein einander zugeordneter äußerer Wulst (7,11) oder Flansch vorhanden ist und dass diese Wülste (7, 11) oder Flansche über einen übergreifenden, tangential verkürzbaren Ring (10) axial zusammenspannbar sind,
    dadurch gekennzeichnet dass der Ring (10) als ein im Schnitt nach außen gewölbter, im Umfang an einer Stelle (12) offener Spannring (10) ausgebildet ist, mit an der offenen Stelle (12) angeordneten und über eine Schraubvorrichtung miteinander verbundenen Radialstegen (14), und dass das Spaltrohr (4) zur Aufnahme der Lagerung und des Permanentmagneten (16) des Leistungsrotors (15) topfförmig mit breitem, radial zwischen den Gehäusen eingespannten Flansch (9) ausgebildet ist, und dass zwischen den einander zugewandten Flächen von Spaltrohr (4) und Pumpenkopf (3) eine Dichtung angeordnet ist, wobei die Dichtung als Ring ausgebildet in einer Stirnringnut (6) angeordnet ist und dass die Stirnringnut (6) auf der dem Flansch (9) zugewandten Seite des Pumpenkopfes (3) angeordnet ist, um den gesamten Pumpenkopf (3) zu verschließen.
  2. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen Grundgehäuse (1) und Pumpenkopf (3) als eine Schnellverbindungskupplung (10) ausgebildet ist, die an entsprechenden Vorrichtungen (7, 11) von Grundgehäuse (1) und Pumpenkopf (3) angreift.
EP07722410.3A 2006-05-10 2007-05-10 Drehkolbenmaschine Not-in-force EP2016287B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006022025 2006-05-10
PCT/DE2007/000861 WO2007128303A1 (de) 2006-05-10 2007-05-10 Drehkolbenmaschine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP2016287A1 EP2016287A1 (de) 2009-01-21
EP2016287B1 true EP2016287B1 (de) 2018-07-11

Family

ID=38480493

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP07722410.3A Not-in-force EP2016287B1 (de) 2006-05-10 2007-05-10 Drehkolbenmaschine

Country Status (9)

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